CC BY
116
УДК 622.684:629.353:629.11.012.55
Кульпин Александр Геннадьевич
старший преподаватель, Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 650028, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28 e-mail: kag.ea@mail.ru
Стенин Дмитрий Владимирович
кандидат технических наук, доцент, Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева e-mail: stenindv@mail.ru
Култаев Евгений Евгеньевич
студент,
Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева e-mail: wow-wows@yandex.ru
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ НА ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ШИН
Аннотация:
Рассмотрено влияние условий эксплуатации на тепловое состояние крупногабаритных шин. Получена зависимость температуры шины и ее ходимости от коэффициента использования грузоподъемности, скорости движения.
Ключевые слова: карьерный автосамосвал, пневматическая шина, ресурс шины, износ, температурный режим шин, коэффициент использования грузоподъемности, скорость движения
DOI: 10.18454/2313-1586.2016.02.093
Kulpin Alexander G.
Senior lecturer,
Kuzbassky State Technical University named after T.F. Gorbachev, 650028, Kemerovo, 28 Vesennyaya st. e-mail: kag.ea@mail.ru
Stenin Dmitry V.
assistant professor, candidate of technical sciences., Kuzbassky State Technical University named after T.F. Gorbachev e-mail: stenindv@mail.ru
Kultaev Eugene E.
student,
Kuzbassky State Technical University named after T.F. Gorbachev e-mail: wow-wows@yandex.ru
ESTIMATION THE INFLUENCE OF MINING DUMP TRUCKS OPERATING CONDITIONS ON LARGE-SIZED TIRES THERMAL CONDITION
Abstract:
The Influence of operating conditions on a thermal condition of large-sized tires is considered. The dependence of the tire temperature and its divergence from load-carrying capacity utilization factor, speed of travel is obtained.
Key words: mining dump truck, a pneumatic tire, tire resource, wear, tire temperature conditions, load-carrying capacity utilization factor, speed of travel
Добыча полезных ископаемых открытым способом занимает ведущее место в горнодобывающей промышленности. При данном способе добычи основным видом технического транспорта является карьерный автомобильный транспорт. Затраты на автотранспорт составляют 50 - 60 % от себестоимости перевезенной горной массы, причем большую часть занимают затраты на топливо (более 50 %) и шины (25 - 30 %) [1].
В настоящее время резервом снижения себестоимости транспортирования горной массы является более полное использование ресурса крупногабаритных шин, как показано на рис. 1 [2].
Недоиспользование ресурса крупногабаритных шин происходит по следующим причинам:
- естественный износ протектора (81 %);
- тепловые и усталостные разрушения - расслоение корда, отслоение протектора и боковин (15 %);
- механические повреждения, вызванные порезами и проколами шин (3 %);
- заводской брак (1 %).
На ресурс шин карьерных автосамосвалов оказывает влияние множество факторов, основными из которых являются:
- коэффициент использования грузоподъемности (угр);
- средняя эксплуатационная скорость движения (Коз), т. е. средняя скорость автосамосвала за время нахождения его на линии. При расчете этой скорости учитывалось все время пребывания автомобиля в наряде, а также затраты времени на простои под погрузкой и разгрузкой;
- продольный уклон дороги (/);
- температура окружающего воздуха (¿ос).
Вышеперечисленные факторы влияют на тепловое состояние шины и тем самым на ее работоспособность и ходимость. При температурах свыше 110°С происходит ухудшение механических свойств материала шины, что снижает ее надежность, уменьшает износостойкость и прочность.
^ средний пробег 0 нормативный пробег
Рис. 1 - Ходимость крупногабаритных шин
Повлиять на все эти факторы не представляется возможным, так как изменение продольного профиля дороги возможно только на этапе формирования карьера, а на температуру окружающей среды вообще нельзя никак повлиять. Поэтому остается всего два фактора, с помощью которых можно управлять ходимостью шин: средняя эксплуатационная скорость автосамосвала и коэффициент использования грузоподъемности.
Для определения рациональных значений средней скорости движения и коэффициента использования грузоподъемности экспериментальным путем в условиях филиала ОАО «УК «КРУ «Кедровский угольный разрез» были проведены исследования. Объектом при этом являлся температурный режим шин автосамосвалов БелАЗ-75131 и БелАЗ-75136 грузоподъемностью 130 т. Исследования выполнялись с помощью универсальной системы температурного мониторинга, которая фиксирует температуру шины в течение заданного времени, и далее полученная информация обрабатывается на персональном компьютере.
Изменение температурного состояния шин фиксировалось с помощью специальных датчиков «Термохрон Б8192Ш ¡Вийоп» (рис. 2).
Термохрон В8192Ю ¡Вийоп - мощная самостоятельная система, которая выполняет измерения температуры и сохраняет результат в защищенной области памяти. Регистрация температуры производится с установленной пользователем частотой в виде абсолютных значений и в форме гистограммы.
Датчики устанавливались на заднее правое наружное колесо (Белшина, модель Бел-102, серийный номер 0509 Бел 1772, размер 33.00R51) и правое переднее колесо (MICHELIN, модель XDTA, серийный номер VVB074A2A, размер 33.00R51).
Рис. 2 - Внешний вид датчика «Термохрон DS1921GiButton»
После демонтажа и разборки колес датчики были закреплены на центре беговой дорожки и на боковине шины. Расположение датчиков в колесе показано на рис. 3.
Рис. 3 - Расположение датчиков в колесе: 1 - датчик, расположенный по центру беговой дорожки; 2 - датчик, расположенный на боковине шины; 3 - шина; 4 - обод колеса
Для более удобного внесения данных в ПК, с помощью штатных датчиков системы дистанционного контроля параметров автосамосвала, фиксировались такие показания, как температура окружающего воздуха, продольный уклон дороги, коэффициент использования грузоподъемности.
Эксперимент проводился в течение 4-х лет, охватывая все сезоны года с температурой окружающего воздуха от -43 оС до +38 оС, продольный уклон трассы варьировался от 0 до 9 %. Было сделано более 12000 замеров.
После проведения эксперимента данные были обработаны и получены следующие уравнения регрессии для передней и задней оси автосамосвала:
передняя ось
Тш = 0,671 • ¿ос + 31,155-уГР + 0,812-усэ + 0,073 • / + 32,976; (1)
задняя ось
Т ш = 0,743 • tос + 35,135 • у ГР +1,547 • V сэ + 6,541 • I + 27,992. (2)
Обработка экспериментальных данных показала, что температура шин, изменяющаяся от +24 оС до 105 оС, зависит от таких параметров, как средняя эксплуатационная
скорость движения автосамосвала и коэффициент использования грузоподъемности. Средняя эксплуатационная скорость, в свою очередь, варьировалась от 8 до 18 км/ч, а коэффициент использования грузоподъемности от 0,7 до 1,1. Зависимость температуры шины (Тш) представлена на рис. 4 и 5.
Т °С
ш 120
110 100 90 80 70
Тш = -11,324уф2 + 55,225уф + 55,027
60
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4
Рис. 4 - Зависимость температуры шины Тш от коэффициента использования грузоподъемности урр
Т ,°С
130 120 110 100 90 80 70
Тш = -0,0066Усэ2 + 1,5565Усэ + 71,186 К2 = 0,9635
60
10
15
20
25
30
35
40
Рис. 5 - Зависимость температуры шины Тш от скорости движения автосамосвала Vсэ
усэ, км/ч
Полученные зависимости позволяют определить рациональный коэффициент использования грузоподъемности, что, в свою очередь, даст возможность использовать карьерные самосвалы более эффективно, т. е. снизить затраты на их эксплуатацию, увеличить ходимость шин и снизить себестоимость добычи полезных ископаемых.
5
Литература
1. Хорешок А.А. Управление ресурсом шин как фактор повышения эффективности работы карьерных автосамосвалов / А.А. Хорешок, А.Г. Кульпин, Е.Е. Кульпина // Горное оборудование и электромеханика. - 2009. - № 5. - С. 45 - 47.
2. Кульпин А.Г. Управление показателями условий эксплуатации крупногабаритных шин и их влияние на производительность карьерных автосамосвалов / А.Г. Кульпин, Д.В. Стенин, Е.Е. Кульпина // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири: сборник материалов XV международной научно-практической конференции «СИБРЕСУРС 2014» - 2014 [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://science.kuzstu.ru/wp-con-tent/Events/Conference/Sibresource/2014/materials/pages/sections.htm
3. Карьерный автотранспорт: состояние и перспективы / П.Л. Мариев, А.А. Кулешов, АН. Егоров, И В. Зырянов. - СПб.: Наука, 2004. - С. 429.
4. Зырянов Н.В. Методика определения влияния условий эксплуатации на долговечность конструкций карьерных автосамосвалов / Н.В. Зырянов // Цветная металлургия. - 1994. - № 4 - 5. - С. 22 - 23.
5. Казарез А.И. Эксплуатация карьерных автосамосвалов с электромеханической трансмиссией / А.И. Казарез, А.А. Кулешов. - М.: Недра, 1988. - С. 264.
